(57)【要約】      （修正有）【課題】  製造が容易でかつランプの美的外観を損ねない改良型の電極構成を備えた誘電体バリア放電ランプを提供する。【解決手段】  放電ガスが封入された放電ボリューム１３の内部には、蛍光体層２５が設けられる。本放電ランプ２は、少なくとも１つの誘電体層によって放電ボリュームから隔離された第１及び第２の組の相互接続電極１６、１８、１１６、１１８を含む。誘電体層の少なくとも１つは、放電管２の壁である。第１及び第２の組の電極１６、１８、１１６、１１８の両方が、放電管の外部に設置される。放電管は、内面１５を備えた外側管状部分８と、外面１７を備えた内側管状部分９とを含むのが有利である。外側管状部分は、内側管状部分を囲み、放電ボリュームは、外側管状部分の内面と内側管状部分の外面との間に内包される。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
その壁で放電ガスを封入した放電ボリューム（１３）を内包しかつ前記放電ボリューム（１３）内部に蛍光体層（２５）を有する放電管（２）と、
少なくとも１つの誘電体層によって前記放電ボリューム（１３）から隔離された第１の組の相互接続電極（１６、１８、１１６、１１８）及び第２の組の相互接続電極（１６、１８、１１６、１１８）と、を含み、
前記誘電体層の少なくとも１つが前記放電管（２）の壁によって構成され、
前記第１及び第２の組の電極（１６、１８、１１６、１１８）の両方が前記放電管（２）の外部に設置されている、
誘電体バリア放電ランプ（１）。
【請求項２】
前記放電管（２）が、
内面（１５）を有する外側管状部分（８）と、
外面（１７）を有する内側管状部分（９）と、を含み、
前記外側管状部分（８）が、前記内側管状部分（９）を囲み、
前記放電ボリューム（１３）が、前記外側管状部分（８）の内面（１５）と前記内側管状部分（９）の外面（１７）との間に内包されている、請求項１記載のランプ。
【請求項３】
前記電極（１６、１８、１１６、１１８）が、前記内側管状部分（９）の内面に設置されている、請求項２記載のランプ。
【請求項４】
電極支持体（１４）が前記内側管状部分（９）内部に挿入され、前記電極（１６、１８、１１６、１１８）が前記電極支持体（１４）によって機械的に支持されている、請求項２記載のランプ。
【請求項５】
前記電極支持体（１４）が電気絶縁材料で作られた管状体でありかつ前記内側管状部分（９）内に挿入されている、請求項４記載のランプ。
【請求項６】
前記電極支持体（１４）が可撓性電気絶縁材料で作られたプレートであり、管状形態に巻かれかつ前記内側管状部分（９）内に挿入されている、請求項４記載のランプ。
【請求項７】
前記内側管状部分（９）の壁厚さ（ｄｄ）がおよそ０．５ｍｍである、請求項２記載のランプ。
【請求項８】
前記外側管状部分（８）の内面（１５）と前記内側管状部分（９）の外面（１７）との間の間隔が３〜１１ｍｍである、請求項２記載のランプ。
【請求項９】
その壁で放電ガスを封入した放電ボリューム（１３）を内包しかつ前記放電ボリューム（１３）内部に蛍光体層（２５）を有する放電管（２）と、
その少なくとも１つが前記放電管（２）の壁によって構成された少なくとも１つの誘電体層によって前記放電ボリューム（１３）から隔離された第１の組の相互接続電極（１６、１８、１１６、１１８）及び第２の組の相互接続電極（１６、１８、１１６、１１８）と、
前記第１及び第２の組の相互接続電極（１６、１８、１１６、１１８）に接続された交流電源（７）と、
を含み、
前記第１及び第２の組の電極（１６、１８、１１６、１１８）の両方が前記放電管（２）の外部に設置されている、
誘電体バリア放電ランプ装置。
【請求項１０】
放電ガスを封入した密閉放電ボリューム（１３）を内包した誘電体バリア放電ランプ用の放電管（２）であって、
内面（１５）を有する外側管状部分（８）と、
外面（１７）を有する内側管状部分（９）と、を含み、
前記外側管状部分（８）が、前記内側管状部分（９）を囲み、
前記放電ボリューム（１３）が、前記外側管状部分（８）の内面（１５）と前記内側管状部分（９）の外面（１７）との間に内包されている、
放電管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体バリア放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
当技術分野において公知である種々の低圧放電ランプのうちで、いわゆる小型蛍光灯が大多数をしめる。この種ランプは、少量の水銀も含むガス封入が施されている。水銀は、極めて有害な物質であるので新形式のランプが最近開発されている。水銀封入蛍光灯に取って代わる将来有望な１つの候補は、いわゆる誘電体バリア放電ランプ（簡単に言えばＤＢＤランプ）である。水銀を排除する以外に、このランプはさらに、長寿命と無視できる程度のウォームアップ時間という利点をもたらす。
【０００３】
米国特許第６０６０８２８号において詳細に説明されているように、ＤＢＤランプの作動原理は、不活性ガス（代表的にはキセノン）中での放電に基づいている。放電は、一対の電極によって維持され、この一対の電極の少なくとも１つが誘電体層で覆われている。キロヘルツ（ｋＨｚ）の周波数範囲をもつ数キロボルト（ｋＶ）の交流（ＡＣ）電圧が、電極の対に印加される。多くの場合、第１の極性を持つ複数の電極が、反対の極性を持つ単一の電極と組み合わされる。放電中、エクスサイマー（励起分子）をガス中に発生し、準安定エクスサイマーが分解したとき、電磁放射線を放出する。エクスサイマーの電磁放射線は、水銀封入蛍光灯で発生するプロセスと類似の物理的プロセスで好適な蛍光体によって可視光線に変換される。この種の放電は、誘電体インピーデッド放電とも呼ばれている。
【０００４】
上述のように、ＤＢＤランプは、誘電体によって放電ガスから分離された少なくとも１つの電極の組を持たなければならない。この要件を満たすために様々な電極構成が提案されてきた。米国特許第６０３４４７０号及び米国特許第６３０４０２８号は、２つの異なるＤＢＤランプ構成を開示しており、この構成においては、両方の電極の組が、放電ガス体を閉じ込めた放電管内部に設置されている。電極は誘電体の薄い層で覆われている。これらランプ構成のいずれも、低コスト大量生産には適していない。
【０００５】
米国特許第５７１４８３５号及び米国特許出願公開番号−米国２００２／０１６３３１２Ａ１号は、管状の放電管が、該放電管内部に設置されて放電ガスによって囲まれた第１の電極を含み、一方、第２の組の電極は放電管の外部に配置されているＤＢＤランプ構成を開示している。ほぼ平面の放電管に対してもまた管状の放電管に対しても類似した電極構成が、上述の米国特許第６０６０８２８号に開示されている。
【０００６】
これら後者の構成は、電極の少なくとも１つの組を、特別な絶縁体を全く必要とせず、放電管の外側に比較的簡単に取付けることができる利点を有する。しかしながら、これらの電極は、視覚的に魅力的でなく、光線の一部を妨げ、また電極に印加される高電圧のために絶縁する必要がある。さらに、他の電極は依然として放電管内部（すなわち、放電管の密閉ボリューム内部）に設置されており、このことがその電極に対する密閉式貫通線を必要とする。
【特許文献１】米国特許第６０６０８２８号
【特許文献２】米国特許第６０３４４７０号
【特許文献３】米国特許第６３０４０２８号
【特許文献４】米国特許第５７１４８３５号
【特許文献５】米国特許出願公開番号−米国２００２／０１６３３１２Ａ１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、製造が容易でかつランプの美的外観を損ねない改良型の電極構成を備えたＤＢＤランプ構成に対する必要性がある。また、上記目標を達成する改良型の放電管・電極構成に対する必要性もある。必要な簡易型電極構成を有することに加えて比較的簡単でしかも高価な構成部品や複雑な製造設備を必要としないＤＢＤランプを提供することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態では、放電管を含む誘電体バリア放電ランプ（ＤＢＤランプ）を提供する。放電管は、該放電管の壁で放電ガスを封入した放電ボリュームを内包する。放電管はさらに、放電ボリューム内部に蛍光体層を内包する。本ＤＢＤランプは、少なくとも１つの誘電体層によって放電ボリュームから隔離された第１の組の相互接続電極及び第２の組の相互接続電極を含む。誘電体層の少なくとも１つは、放電管の壁によって構成される。本発明の実施形態では、第１及び第２の組の電極の両方が放電管の外部に設置される。「外部」という用語によって、本明細書では第１及び第２の組の電極の両方が、放電管によって密閉された放電ボリュームの外部にあることを意味する。
【０００９】
本発明の別の態様の実施形態では、ＤＢＤランプ用の放電管を提供する。本放電管は、密閉した放電ボリュームを内包する。本放電管は、内面を有する外側管状部分と外面を有する内側管状部分とを含む。外側管状部分は、内側管状部分を囲み、密閉放電ボリュームが、外側管状部分の内面と内側管状部分の外面との間で内包されるようになる。
【００１０】
開示したＤＢＤランプは、放電管から完全に独立して電極を製造することができることを保証する。電極用の密閉式貫通線は全く必要としない。同時に放電管の壁を構成するガラス基体上に別個の誘電体層を形成することも必要でなくなるので、放電管それ自体を比較的簡単で標準的なガラス製造装置で製造することができる。より重要なことは、電極は、完全に隠蔽されて目に見えない状態であり、従ってランプの美的外観全体を損なうこともなくなる。本ランプにより、均一かつ広範な照明表面を得ることができる。
【００１１】
次ぎに添付図面を参照して本発明を説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
さて図１を参照すると、この図は低圧放電ランプ１を示している。このランプは、放電管２を備えた誘電体バリア放電ランプ（以下、ＤＢＤランプとも呼ぶ）であって、放電管２は、図示した実施形態では管形状の外部から目視可能なエンベロープを有するが、図２を参照して説明するように、実際はより複雑な形状を有している。放電管２は、ランプ・ベース３によって機械的に支持され、該ベースはさらに、標準的なねじ込みソケットに相当するランプ１の接触端子４、５を保持する。ランプ・ベースはまた、概略的にしか示していないＡＣ電源７を収納する。ＡＣ電源７は、公知のタイプのものであり、５０〜２００ｋＨｚのＡＣ周波数をもつ１〜５ｋＶのＡＣ電圧を供給するが、これ以上詳細に説明する必要はないものである。ＤＢＤランプ用の電源の作動原理は、例えば米国特許第５６０４４１０号に開示されている。図１の実施形態に示すように、換気用スロット６をランプ・ベース３に設けることもできる。
【００１３】
図２〜図５を参照してＤＢＤランプ１の放電管２の内部構造を説明する。図２に示す放電管２は、軸方向において図１に示した放電管２よりも幾分短くなっていることに注目されたい。放電管２の壁は、放電ボリューム１３を内包し、放電ボリューム１３には放電ガスを封入する。図示した実施形態では、放電管２の外部エンベロープの形状は、外側管状部分８と一端部（図２の頂端部）から外側管状部分８を閉鎖する端部分１１とによって決まる。外側管状部分８は、内面１５を有する。
【００１４】
図２で最もよく分かるように、放電管はまた、外面（外向き面）１７を備えた内側管状部分９を有しているので二重壁構造体に似ている。外側管状部分８及び内側管状部分９は、外側管状部分８が内側管状部分９を囲んでいるという意味において、互いにほぼ同心になっている。内側及び外側管状部分９、８は、その共通端部１２で接合されている。このような方法で、放電ボリューム１３は、事実上外側管状部分８の内面１５と内側管状部分９の外面１７との間で内包される。端部１２における接合部は、密閉され、それによって放電ボリューム１３もまた密閉される。
【００１５】
放電管２は、ガラスで作られる。内側管状部分９の壁厚さｄｄは、およそ０．５ｍｍである。以下で説明するように、内側管状部分９の壁はまた、誘電体バリア放電における誘電体としての役割を果たす。従って、内側管状部分９には比較的薄い壁を用いるのが好ましい。外側管状部分８の内面１５と内側管状部分９の外面１７との間の間隔は、およそ５ｍｍであるが、別の実施形態では、その間隔は、好ましくは３〜１１ｍｍの間で変化させることができる。
【００１６】
標準的なガラスバルブ製造技術を用いて放電管２を製造可能にするために、内側管状部分９はさらに、排気管１０を含む。この排気管１０は、放電ボリューム１３と連通しており、放電ボリューム１３を真空排気して次ぎに公知の方法で排気管１０を通して低圧放電ガスを封入することができる。図２では、排気管１０は未だ開いたままであるが、完成ランプ１では、これも公知の方法でチップオフされて低圧を維持した状態で放電ボリューム１３を密閉する。上述のように、外側管状部分８の一端部は、端部分１１によって閉鎖されている。排気管１０は、内側管状部分９の中心主軸線に沿って延び、排気管１０の自由端が外側管状部分８の閉塞端に対向するようになる。
【００１７】
可視光線を得るために、内面１５及びさらに端部分１１の内面は、蛍光体層２５で被覆される。この蛍光体層２５は、密閉放電ボリューム１３の内部に設けられる。さらに外面１７を蛍光体層或いは図示するように反射層２４で被覆した場合、ランプの効率を高めることができる。反射層２４は、紫外線（ＵＶ）範囲又は可視波長範囲に対して反射性があり、一方で放電により蛍光体層２５に向かって発するＵＶ放射線を反射し、他方で放電管２から外向きに可視光線を反射することもできる。
【００１８】
誘電体バリア放電（誘電体インピーデッド放電ともいう）は、第１の組の相互接続電極１６及び第２の組の相互接続電極１８によって発生する。「相互接続」という用語は、これら電極が共通の電位にある、すなわちこれら電極が１つの組内で互いに接続されていることを表している。電極１６及び１８の相互接続配置を図３に示す。
【００１９】
第１の組の電極１６及び第２の組の電極１８は、細長い導体として形成される。例えば、これらの細長い導体は、内側管状部分９の主軸線に沿って延びる金属片又は金属帯で形成することができる。電極１６及び電極１８を構成する金属片は、図３に示す円筒体２１の形態の電極支持体１４によって支持される。電極支持体１４の一端上で、リング端子１９が第１の組の電極１６を相互接続する。電極支持体１４の他端における類似のリング端子（図示せず）が、第２の組の電極１８を相互接続する。電極支持体１４（ここでは円筒体２１として形成されている）は、排気管１０が円筒体２１のボア２８を通り抜けるようにして内側管状部分９内に挿入される。図２は、電極支持体１４をその挿入位置で示している。このような方式では、電極１６及び１８は、内側管状部分９の内面に沿って一様かつ交互に分散配置される。図示した実施形態では、対向する組の隣接する２つの電極間の間隔Ｄｅは、およそ３〜５ｍｍである。
【００２０】
同時に、電極１６及び電極１８は、少なくとも１つの誘電体層によって放電ボリューム１３から隔離されている。図に示したＤＢＤランプでは、誘電体層の少なくとも１つは、放電管２の壁によって構成される。より正確には、それは、誘電体層として作用する内側管状部分９である。誘電体層は、放電を発生させることができるように可能な限り薄くする必要があり、従って電極１６及び１８は、それら電極を可能な限り放電ボリューム１３に近接させるように内側管状部分９の内面（内側面）に設置される。しかしながら、この実施形態の場合、第１及び第２の組の電極１６及び１８の両方は、放電管２の外部に設置されている。ここで、「外部」という用語は、電極１６及び１８が、放電管２によって内包された密閉ボリュームの外側にあることを表している。このことは、電極１６及び１８が、薄い誘電体層で放電ボリューム１３から分離されるだけでなく、その薄い誘電体層が実際には、放電ボリューム１３からそれら電極を分離する放電管２の壁（ここでは内側管状部分９）である、すなわち両方の組の電極１６及び１８の場合、放電管２の壁が、誘電体インピーデッド放電の誘電体層として作用することを意味する。上述のように、実現可能な実施形態においては、内側管状部分９での放電管２の壁厚さｄｄは、およそ０．５ｍｍである。この厚さは、ランプ１の全電気パラメータと放電管２の機械的特性との間のトレードオフにより決まる。
【００２１】
図２に示すように、蛍光体層２５は、外側管状部分８の内面１５を覆う。このような蛍光体層２５の組成それ自体は、知られている。この蛍光体層２５は、エクスサイマー逆励起によるＵＶ放射線を可視光線に変換する。また内側管状部分９の外面１７を類似の蛍光体層で覆うことも可能である。それに代えて、図に示す実施形態におけるように、内側管状部分９の外面１７は、紫外線範囲又は可視波長範囲のいずれか或いは両方の範囲で反射性がある反射層２４で覆うこともできる。このような反射層２４もまた、ランプ１の発光効率を高める。
【００２２】
上記に示すように、電極１６及び１８は、ランプ１において放電管２に対して外部に設置される。さらに、電極１６及び１８は、放電管２の材料に接着する必要がない。唯一の要件は、それら電極を可能な限り放電ボリューム１３に近接させるようにすることである。例えば、図１〜図５に示すランプ１では、電極１６及び１８は、電極支持体１４として作用する円筒体２１によって機械的に支持される。この電極支持体１４は、次ぎに内側管状部分９の内部に挿入される。図２〜図５に示す電極支持体１４すなわち円筒体２１は、プラスチックなどの電気絶縁材料で作られた管状体であり、密着嵌合（ｆｏｒｍ−ｆｉｔｔｉｎｇ）によって所定位置に保持することができる。しかしながら、電極支持体１４を内側管状部分９内部に固定するのに接着剤又は他の方法も考えられる。
【００２３】
電極１６及び１８を内側管状部分９の内面に対して押し当てるために、内側管状部分９内での押圧手段、例えば図２、図４及び図５に示すスプリング２２のようなスプリング手段を用いることも予測される。このスプリング２２は、電極支持体１４として機能する円筒体２１によって機械的に支持することができる。図示した実施形態では、電極支持体１４は、その主軸線に対して平行な細長い溝２３を含み、スプリング２２は溝２３内に嵌め込まれ、それによってスプリング２２が電極支持体１４の周囲に沿って移動するのを防止する。
【００２４】
図５で最もよく分かるように、スプリング２２とそれぞれのスプリング２２に関連した電極、例えば図５の電極１６との間に電気絶縁スペーサ２０を挿入することができる。スペーサ２０の材質は、ポリプロピレンのようなプラスチックとすることができる。このスペーサ２０には二つの目的があり、すなわちスプリング２２と電極１６との間に電気絶縁をもたらし、さらに電極１６それ自体に対して機械的な支持も与えている。この後者の機能は、この方式では電極１６を極めて薄くすることができ、それによってより小さい静電容量とすることができる。電極の小さい静電容量は、より高い周波数の使用を可能にする。
【００２５】
図６〜図９は、電極支持体の別の実施形態を示し、フォイル１１４のようなシート状材料として形成された電極支持体１４を示す。ここでも、フォイル１１４は、好適なプラスチック材料のような可撓性電気絶縁材料で作られる。電極１１６及び電極１１８は、公知の方法を用いてフォイル１１４の表面に取付けることができる。図３に示した電極支持体１４と同様に、フォイル１１４上の電極１１６及び１１８は、例えば細いワイヤ又は金属箔の幅狭の帯状体のような細長い導体として形成され、それら導体は、一様かつ交互に分散配置される。
【００２６】
図７に示すように、フォイル１１４は管状形態に巻かれ、フォイル１１４は、この巻かれた形態で、電極１１６及び１１８が内側管状部分９の内面に向いた状態で内側管状部分９内に挿入することができる。フォイル１１４は、内側管状部分９の内面に接着することもできる。それに代えて、フォイル１１４を押圧しそれによって電極１１６及び１１８を内側管状部分９に押し当てるためのスプリング手段を用いることも予測される。例えば、フォイル１１４の形態の電極支持体１４は、スプリング支持体１１９を囲むことができ、このスプリング支持体１１９を単独に図８に示している。このスプリング支持体１１９は、図３に示した電極支持体１４に類似した管状体であり、多数のスプリング１２２を保持する。電極支持体の中心軸線沿ったボア１２８は、電極支持体が内側管状部分９内に挿入されたとき放電管の排気管１０を受けることができる。図９から最も良く分かるように、スプリング１２２は、例えばそれらを溝１２３内に嵌め込むことによって、スプリング支持体１１９により機械的に支持される。スプリング１２２とフォイル１１４との間にスペーサ１２０を設けて、スプリング１２２によるフォイル１１４の表面上への押圧力をより一様に分布させることができる。等しい数のスプリング１２２と電極１１６及び１１８とを使用し、かつ関連した電極１１６及び１１８の直ぐ下方にスプリング１２２を配置することが推奨されるが、それら電極は、図９に示すように互いに僅かにずらしてもよい。円筒体２１と比較したフォイル１１４の利点は、電極１１６及び１１８のより簡単な製造と配線とである。フォイル１１４を内側管状部分９の内側に接着した場合、ランプを極めて軽量にすることができる。それに対して、スプリング支持体１１９を使用することにより、組立がより簡単になる利点が得られる。
【００２７】
本発明は、図示しかつ開示した実施形態に限定されるものではなく、他の要素、改良及び変更もまた本発明の技術的範囲内に入るものである。例えば、放電管の排気管はさらに、異なる形態及び位置、例えば放電管の内側及び外側管状部分の接合部分に設置することもできることは、当業者には明らかであろう。また、スプリングは、スペーサとは別体に作る必要はなく、絶縁材料で作られた単一体をスプリング及び電極の機械的支持体として機能させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本質的に管状の放電管を備えた誘電体バリア放電ランプの側面図。
【図２】放電管の内側に電極と電極支持体とを備えた、図１に示したランプの放電管と類似した放電管の断面図。
【図３】電極支持体上での電極の構成を示す、図２に示した電極支持体の斜視図。
【図４】図２のＩＶで示した細部の拡大図。
【図５】図２で示した平面Ｖに沿って取った別の細部の拡大断面図。
【図６】電極支持体の別の実施形態の斜視図。
【図７】図２に示した放電管に類似した放電管に挿入するために巻いた状態になっている、図６に示した電極支持体の斜視図。
【図８】図６及び図７に示した電極支持体に用いるスプリング支持体の斜視図。
【図９】図６及び図７の電極支持体と図８のスプリング支持体とを使用する放電管・電極構成の細部を示す、図５に類似した断面図。
【符号の説明】
【００２９】
２  放電管
８  外側管状部分
９  内側環境部分
１０  排気管
１１  端部分
１２  端部
１３  放電ボリューム
１４  電極支持体
１５  外側管状部分の内面
１６  第１の組の電極
１７  内側管状部分の外面
２０  スペーサ
２１  円筒体
２２  スプリング
２５  蛍光体層
２８  ボア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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